“材料近代分析測試方法”課程的教學改革探討

(江蘇大學 材料科學與工程學院,江蘇 鎮江 212013)

“材料近代分析測試方法”課程的教學改革探討

宋浩杰

(江蘇大學 材料科學與工程學院,江蘇 鎮江 212013)

材料近代分析測試方法是結合現有的大型儀器開設的重要基礎課程，該課程的開展有利于學生掌握現代化大型儀器的使用技術，提高學生對樣品的表征分析測試能力。結合教學實際情況并側重應用對材料現代分析測試技術課程內容進行合理整合，采用明確教學目的、大量引入多媒體和網絡教學、與專業實驗、開放實驗、專業實訓課程建立有機結合和多樣化考核等方式，有效激發學生學習興趣，提高學習主動性和積極性，大幅度提高教學效果，全方面提高學生綜合素質。

材料；現代分析測試技術；課程改革；素質教育

材料近代分析測試方法，是對日新月異發展的新儀器和新技術內容的補充，使學生能夠掌握現代分析方法，并能培養學生分析、解決實際問題的能力，對于增強學生在相關領域工作的適應性，培養學生在相關領域的應用、研究和開發的能力，具有重要的作用。但是，由于該課程融合了化學、物理學、量子力學等理論性較強的多學科知識，原理比較抽象，學生較難理解，知識內容豐富且發展很快。根據學科側重點和專業培養需要的不同，實際教學內容也有很多變化，常見教學內容有X射線衍射分析、電子衍射顯微分析、熱分析和波譜色譜分析等[1]。為了更好地培養學生的綜合素質和實踐的能力，我們應在材料近代分析測試方法的教學過程中，總結以往教學經驗，不斷改革傳統教學模式，努力探索新的教學方法，精選教學內容，突出教學重點，采取靈活多樣的教學手段，提高教學效果。

1 材料近代分析測試方法教學現狀分析

1.1 材料近代分析測試方法課程的特點

“材料近代分析測試方法”課程是材料類本科生的必修課。該課程內容涉及到現代科學技術的各個領域，涉及的專業面較廣，融合了化學、物理學、量子力學等理論性較強的多學科知識。講授內容主要包括材料形貌、結構和微區成分分析的理論基礎，理論性和實踐性強。因此，課程內容相對來講較為難懂。此外，各種儀器分析方法的原理各不相同，知識點散，不易抓住重點。并且教材內容的安排大多偏重于介紹儀器的工作原理，具體實例所占的篇幅較少，使學生不但對理論理解困難，還使其感性認識匱乏，增加了學習難度。進而使學生在學習的過程中，普遍感覺內容很抽象，難于理解和掌握，屬于化學類學科中難度較大的一門學科[2]。

1.2 課時安排過少

隨著科學技術和電子信息技術的日益完善，測試技術已進入史無前例的迅猛發展時代，其所涵蓋的新內容也越來越多。為了與現代測試技術發展同步，建立以現代計算機技術、信號分析與處理技術、電子電路為基礎的現代測試技術課程，就必須不斷有新的知識被編入教材，在教學內容上有意識地反映該學科最新發展動態。

隨著科學技術的發展，各學科分支也逐步細化，學生所學的課程數量和內容也在不斷增加和變化，但目前高校的理工科本科專業仍為4年制，因而每門課程的課時數都受到相應的削減。材料近代分析測試方法課程的課時數由于其內容的不斷增加而愈發不足，由此增加了學生掌握知識的難度。如何合理安排好學生各種課程的比例，使學生在有限的課時內把握最基本的知識，是亟待解決的問題。

1.3 大型儀器在教學中存在的問題

“材料近代分析測試方法”課程所講授的內容和涉及的儀器設備屬于大型精密儀器，比如一臺透射電鏡至少要數百萬甚至上千萬元，既是教學儀器也是重要的科研設備。這些儀器首先滿足科研需求，一些大型儀器的科研測試任務比較繁重，在時間上無法安排數量較多的本科生上機操作；此外，大型分析表征儀器的價值比較昂貴，儀器在測樣過程中的消耗品及儀器的維護費用相對比較高。這些客觀因素決定了這門課教學模式不可能人手一臺自己操作，涉及的實驗教學內容只能以演示為主，因而在很大程度上只能給學生一個表觀印象，影響了對課程內容的深入了解和掌握[3]。上述情況在一定程度上限制了學生對大型分析表征儀器的感性認識和實驗技能的掌握。

2 改革方法

針對上述問題，本文從增加課程講授技巧，比如借鑒優秀教材和利用互聯網、仿真軟件、多媒體等現代化教學手段等方面進行改進，對教學內容進行合理的整合以及與專業實驗等有機的結合起來。

2.1 材料近代分析測試方法課程教學措施

多媒體教學是20世紀80年代開始出現的一種現代化教學手段。本課程自行制作并收集了大量的儀器分析圖片、Flash等，使分析原理、操作流程等較為枯燥的問題變得充滿趣味性，增加了學生學習的主觀能動性。此外高校教師除了平時接觸到上課所用的教材，同時由于科研的需要還會接觸大量文獻，在備課時將其中與教學內容相關的提煉出來，作為教學的重點詳細講解。在構建方法課程體系時，我們更要突出其先進性和實用性。例如，對于X射線衍射數據處理與解析方法、JADE及 PDF數據庫應用、電子衍射花樣標定方法等內容，都通過實驗實例來講解，注重結合具體的科研實驗內容開展教學，強化結果分析中“識圖”與“識譜”等分析方法能力的訓練。此外，講課中還注重加入教師自己的科研工作，結合科技文獻的引入，使教學內容緊跟學術研究的發展，由空泛變得具體。提高了學生的學習興趣，保證了教學內容的圓滿完成，為學生后續發展打下良好基礎。

2.2 合理整合教學內容

實用和有趣的教學內容是激發學生學習興趣和綜合素質培養的先決條件。材料近代分析測試方法是理論與實踐相結合的一門課程，如果與大學其它基礎課程的教學方法一樣，只注重理論知識的傳授，而忽視了對實際問題分析測試能力的鍛煉，將不利于教學效果和學生綜合素質提高。因此，在教學過程中結合專業培養的需要和課程特色，主要開展了以下工作：①基礎理論知識上，因材施教。具體而言，就是結合當前學生知識水平，適當弱化那些對本科生不易理解的理論基礎部分。②結合材料類專業特色，深入分析各種分析測試技術內容和在材料分析中常見應用，加強各相應學科聯系，積極引導學生們進行知識整合。③加強實際中的綜合應用能力培養。根據材料科學與工程專業特點把課程內容從常規的X-射線衍射分析、電子衍射顯微分析、熱分析等幾大塊，調整為晶胞結構、形貌、物相和性質分析四大塊中去，從根本上改善教材思維局限性和教學內容組織的不連貫性。④調查周邊現有的儀器，緊密貼合實際，學以致用。材料近代分析測試方法應結合學校分析測試中心的儀器和過去科研實例，進行清晰和生動地講解，學以致用，為今后發展奠定堅實基礎；同時要重點介紹當前流行的新儀器和新技術，以求學以致用。

2.3 與專業實驗、開放實驗、專業實訓課程建立有機結合

《材料近代分析測試方法》使學生掌握了更多的分析檢測方法與手段，提供了廣泛的思維方式，為學生綜合實訓、專業實訓、畢業論文等提供了必要的理論知識基礎。經過本課程學習后，為學生提供了更多的方法與手段。為保證課程的教學與實踐有效的結合，課程教學分為兩大部分：課堂講解與開放實驗。均提供一部分時間作為儀器介紹，包括儀器操作，實例分析講解，儀器在專業應用發展趨勢等。同時，提供儀器開放時間，使有興趣的學生能夠進一步熟悉儀器。經過各課程間有機結合，起到了較好的改革效果，主要體現在：①提高了學生的動手能力。學生對專業分析測試技術有了較為全面的掌握，并能夠實際操作使用儀器。②提高了學生發現問題解決問題的能力。作為工科院校，培養工程類人才是我們的首要目標，學生通過本課程的學習能夠機敏的發現問題并利用所學知識解決問題。同時，充分利用開放實驗，開放實驗是由學生為主，教師為輔。從提出實驗方案、設計合理的路線到具體的實驗操作等均由學生完成，通過開放實驗能夠進一步提高高分子材料專業學生的高分子材料理論知識和工程能力，提高學生的團隊意識和動手分析能力，培養學生科研創新精神。其中在開放實驗中，學生經常性利用現代分析儀器進行分析測試，這就要求學生必須具有較高的理論基礎與儀器操作水平。同時這又在一定程度上有效地增進了本門課程的教學水平。

3 結論

通過上述對材料現代分析測試技術教學內容、形式和要求，結合多媒體教學和合理整改教學內容并與其他實驗等有機結合在一起的探索措施，可以使教師能清晰把握重難點合理避重就輕深入淺出地講授，讓學生們學習不再迷茫，在老師的引導下將理論知識和實踐有機結合并加以應用。同時也極大地提高了學生們的學習興趣和強烈的求知欲，增強了對學生動手能力和思維創造能力的培養，變理論知識為實際應用能力。在教學實踐中不僅完成了預定的教學要求，取得了良好的教學效果，同時也讓學生們具有自主和靈活選擇和應用各種分析測試方法的能力，實現學有所用，全面提升學生的綜合素質，為學生們更好地就業、深造和生活奠定了良好基礎。

[1]張 捷,韓 冰.《現代分析測試技術》教學體會與心得[J].河南化工，2012,29(9):63-64.

[2]孫 悅.從儀器分析教學談大學生個人主動性的培養[J].教育論壇，2008,5(1):89-90.

[3]吳建國，楊正宏.利用大型分析測試儀器開展本科學生實驗教學[J].實驗室研究與探索，2007,26(11):130-132.

煤制油氣指導意見將于近期正發布

國家能源局近期召開了煤炭清潔利用專家咨詢會，就我國發展煤制油和煤制氣的必要性、基本原則、規劃目標、技術準入指標等重大問題聽取專家咨詢意見。國家發展改革委副主任、國家能源局局長吳新雄出席會議并講話。

專家認為，煤制油、煤制氣是煤炭清潔利用的重要方向，美、歐、日等發達國家均將其作為未來能源技術的制高點，長期大力推進潔凈煤技術研發，并配套開展中間試驗和工業化示范。近幾年，美國、印度、韓國等發達國家、新型工業化國家和發展中國家正在推動一系列煤制油、煤制氣商業化項目。國內煤制油、煤制氣產業經過“十一五”、“十二五”期間首批示范項目的建設，驗證了自主技術的可行性，積累了工程建設的經驗，即將進入一個新的發展階段。

專家就今后煤制油、煤制氣產業發展達成以下共識：①不可原地踏步停止發展。煤制油、煤制氣符合我國國情，是在“富煤、貧油、少氣”的資源條件下，保障油氣供應安全和推動能源結構調整的迫切需要和現實選擇。②不能遍地開花過熱發展。我國大部分富煤地區水資源缺乏、生態環境脆弱，煤制油、煤制氣對資源環境條件要求高，應定位于國內油氣供應的重要補充，科學把握發展節奏，嚴格控制產業規模。③禁止違背規律盲目發展。要做好“六個堅持”，禁止產業盲目發展和無序建設。堅持清潔高效轉化，制定并執行嚴格的技術準入指標；堅持示范先行，近期重點組織實施好示范項目；堅持科學合理布局，優先在新疆、內蒙古等煤炭資源豐富、綜合配套條件好的地區發展；堅持“量水而行”，以實際可用水量確定產業規模；堅持自主創新，推廣應用具有自主知識產權的技術裝備；堅持多元化替代，推動多種替代路線的示范。

應重視煤制油、煤制氣項目二氧化碳排放問題，要發展碳捕集和封存技術，可考慮征收碳稅，用以建立煤炭清潔利用基金；重視西部地區水資源緊缺、環境容量有限的問題，加強項目管理，嚴格執行國家核準制；明確煤制氣應用方向，限制用于發電和化工；確保已有示范項目的連續穩定運行，強化生態環境的經濟技術指標要求，加快已規劃示范項目的核準工作；相同產品適用統一的技術準入指標，在準入條件中增加人才、化工行業經驗等要素；在煉廠推廣應用煤制氫，以替代天然氣或煉廠干氣制氫，節約原油資源，提高成品油收率。

國家能源局正式聘請了21位煤炭清潔利用咨詢專家，包括：原國家能源局領導張國寶、吳吟，謝克昌、倪維斗、曹湘洪、金涌、張玉卓等5名中國工程院院士，以及王金照、周大地等14名來自高校、咨詢公司、研究機構、設計單位的知名專家學者。

吳新雄在總結講話中要求國家能源局相關司要根據專家咨詢意見對煤制油、煤制氣指導意見等政策文件進行修改完善，于近期正式發布。

2013-12-19

宋浩杰(1979-)，男，副教授，主要從事聚合物炭基復合材料研究及相關教學工作，E-mail:shi6922@163.com。

G642.0

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1003-3467(2014)02-0062-03